移流自己組織化を用いたコロイドナノ粒子パターン構造制御手法の確立とその応用展開

• 研究課題/領域番号: 23686109
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 化工物性・移動操作・単位操作
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 渡邉 哲 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80402957)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2011年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
• キーワード: 移流集積法 / 自己組織化 / ネットワーク構造 / 透明導電膜 / 格子ボルツマン法 / メニスカス / 濡れ性 / 格子ボルツマンシミュレーション / 金ナノ粒子 / 構造制御 / ストライプ構造 / 格子構造 / ネットワーク / シリカ粒子 / 液面制御

研究概要

コロイドナノ粒子のパターン状規則配列構造は，透明導電材料，フォトニクス材料，触媒，バイオセンサーなど幅広い分野で多岐に渡る応用が盛んに研究されており，構造制御手法の確立が求められている。本研究では，粒子の自己組織化現象に立脚したストライプ構造および格子構造の周期性制御手法の確立に向けた検討を行った。その結果，液面操作式移流集積法という独自の手法開発に成功し，構造形成過程の直接観察と計算機シミュレーションによる検討を通して，形成メカニズムを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Controlling Self-Assembled Structure of Au Nanoparticles by Convective Self-Assembly with Liquid-Level Manipulation (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Hanafusa, Yasushi Mino, Satoshi Watanabe, Minoru T. Miyahara
  • 雑誌名: Adv. Powder Technol 巻: Vol.25 ページ: 811-815
  • NAID: 120005466685
  • 査読あり
• [雑誌論文] 移流集積過程におけるメニスカス形状変化のシミュレーション解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡邉哲,稲田洪太郎,宮原稔
  • 雑誌名: 粉体工学会誌 巻: Vol.51 ページ: 355-362
  • NAID: 130004545900
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlling Self-Assembled Structure of Au Nanoparticles by Convective Self-Assembly with Liquid-Level Manipulation (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Hanafusa, Yasushi Mino, Satoshi Watanabe, Minoru T. Miyahara
  • 雑誌名: Adv. Powder Technol. 巻: 25 号: 2 ページ: 811-815
  • DOI: 10.1016/j.apt.2014.01.013
  • NAID: 120005466685
  • 査読あり
• [雑誌論文] 移流集積過程におけるメニスカス形状変化のシミュレーション解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡邉 哲，稲田洪太郎，宮原 稔
  • 雑誌名: 粉体工学会誌 巻: 51 ページ: 355-362
  • NAID: 130004545900
  • 査読あり
• [雑誌論文] Particulate Pattern Formation and Its Morphology Control by Convective Self-Assembly (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Watanabe, Minoru T. Miyahara
  • 雑誌名: Adv. Powder Technol 巻: Vol.24 ページ: 897-907
  • NAID: 120005353502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dan Li, Xuehua Zhang, Formation of Regular Stripes of Chemically Converted Graphene on Hydrophilic Substrates (2013)
  • 著者名/発表者名: Yufei Wang, Yasushi Mino, Satoshi Watanabe
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Interfaces 巻: Vol.5 ページ: 6176-6181
  • 査読あり
• [雑誌論文] 移流集積過程におけるin-situメニスカス形状観察を利用したストライプ状粒子膜形成機構の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三野泰志,渡邉哲,宮原稔
  • 雑誌名: 粉体工学会誌 巻: Vol.50 ページ: 332-341
  • NAID: 10031178130
  • 査読あり
• [雑誌論文] Particulate Pattern Formation and Its Morphology Control by Convective Self-Assembly (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Watanabe, Minoru T. Miyahara
  • 雑誌名: Adv. Powder Technol. 巻: 24 号: 6 ページ: 897-907
  • DOI: 10.1016/j.apt.2013.06.001
  • NAID: 120005353502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of Regular Stripes of Chemically Converted Graphene on Hydrophilic Substrates (2013)
  • 著者名/発表者名: Yufei Wang, Yasushi Mino, Satoshi Watanabe, Dan Li, Xuehua Zhang
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Interfaces 巻: 5 号: 13 ページ: 6176-6181
  • DOI: 10.1021/am401918f
  • 査読あり
• [雑誌論文] 移流集積過程におけるin-situメニスカス形状観察を利用したストライプ状粒子膜形成機構の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三野泰志，渡邉 哲，宮原 稔
  • 雑誌名: 粉体工学会誌 巻: 50 ページ: 332-341
  • NAID: 10031178130
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spontaneous Formation of Cluster Array of Gold Particles by Convective Self-Assembly (2012)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Watanabe, Yasushi Mino, Yusuke Ichikawa, Minoru T. Miyahara
  • 雑誌名: Langmuir 巻: Vol.28 ページ: 12982-12988
  • 査読あり
• [雑誌論文] 液レベル制御式移流集積法を用いた金ナノ粒子自己集積膜の構造制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 花房竜也,三野泰志,渡邉哲,宮原稔
  • 雑誌名: 粉体工学会誌 巻: Vol.49 ページ: 356-361
  • NAID: 10030764824
  • 査読あり
• [雑誌論文] Colloidal Stripe Pattern with Controlled Periodicity by Convective Self-Assembly with Liquid-Level Manipulation (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Mino, et al.
  • 雑誌名: ACS Applied Materials & Interfaces 巻: 4 号: 6 ページ: 3184-3190
  • DOI: 10.1021/am300526g
  • 査読あり
• [雑誌論文] 液レベル制御式移流集積法を用いた金ナノ粒子自己集積膜の構造制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 花房竜也，三野泰志，渡邉 哲，宮原 稔
  • 雑誌名: 粉体工学会誌 巻: 49 ページ: 356-361
  • NAID: 10030764824
  • 査読あり
• [雑誌論文] 移流集積法を利用した多様な自己組織化粒子膜の発現とその構造制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡邉哲
  • 雑誌名: 粉体工学会誌 巻: Vol.48 ページ: 312-318
  • NAID: 10028292940
• [雑誌論文] Colloidal Stripe Pattern with Controlled Periodicity by Convective Self-Assembly with Liquid-Level Manipulation (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Mino, Satoshi Watanabe
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Interfaces 巻: Vol.4 ページ: 3184-3190
  • 査読あり
• [雑誌論文] 移流集積法を利用した多様な自己組織化粒子膜の発現とその構造制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡邉哲
  • 雑誌名: J.Soc.Powder Technol, Japan 巻: 48 ページ: 312-318
  • NAID: 10028292940
• [学会発表] 液レベル操作式移流集積法を用いた金ナノ粒子格子構造の形成と透明導電性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松井築,渡邉哲,宮原稔
  • 学会等名: 第16回化学工学会学生発表会
  • 発表場所: 大阪府立大学(大阪)
  • 年月日: 2014-03-01
• [学会発表] 液レベル操作式移流集積法を用いた金ナノ粒子格子構造の形成と透明導電性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松井 築，渡邉 哲，宮原 稔
  • 学会等名: 第16回化学工学会学生発表会
  • 発表場所: 大阪府立大学（大阪府堺市中区）
• [学会発表] In-Situ Observation of Meniscus Tip Behavior during Stripe Pattern Formation in Vertical-Deposition Convective Self-Assembly (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Watanabe, Yasushi Mino, Minoru T. Miyahara
  • 学会等名: 2013 AIChE Annual Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ(アメリカ)
  • 年月日: 2013-11-05
• [学会発表] Lattice Boltzmann Simulation of the Meniscus Shape Evolution in Vertical-Deposition Convective Self-Assembly (2013)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Inada, Satoshi Watanabe, Minoru T. Miyahara
  • 学会等名: 2013 AIChE Annual Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ(アメリカ)
  • 年月日: 2013-11-04
• [学会発表] 移流集積過程におけるメニスカス形状変化の動力学シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 稲田洪太郎,渡邉哲,宮原稔
  • 学会等名: 2013年度粉体工学会秋期研究発表会
  • 発表場所: 大阪南港ATC(大阪)
  • 年月日: 2013-10-08
• [学会発表] 貴金属ナノ粒子導電ネットワーク構造の形成と周期性制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡邉哲
  • 学会等名: 未来のコロイドおよび界面化学を創る若手討論会
  • 発表場所: ウィルあいち(依頼講演)
  • 年月日: 2013-09-20
• [学会発表] 液レベル操作式移流集積法を用いた貴金属ナノ粒子ネットワーク構造の形成と周期性制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡邉哲,渡部純士,三野泰志,宮原稔
  • 学会等名: 第64回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 2013-09-18
• [学会発表] 液レベル制御式移流集積法を用いた金属ナノ粒子導電ネットワーク構造の周期性制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡邉哲,渡部純士,三野泰志,宮原稔
  • 学会等名: 粉体工学会第49回夏期シンポジウム
  • 発表場所: ホテルマウント富士(山梨)
  • 年月日: 2013-07-18
• [学会発表] Controlling the Morphology of Self-Assembled Colloidal Pattern by Ion Addition (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Watanabe, Junya Suzuki, Yuichiro Arai, Minoru T. Miyahara
  • 学会等名: 87th ACS Colloid and Surface Science Symposium
  • 発表場所: リバーサイド(アメリカ)
  • 年月日: 2013-06-24
• [学会発表] 液レベル制御式移流集積法を用いた金属ナノ粒子導電ネットワーク構造の高速形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡邉哲,渡部純士,三野泰志,宮原稔
  • 学会等名: 化学工学会第78年会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪)
  • 年月日: 2013-03-17
• [学会発表] Controlling the Morphology of Self-Assembled Colloidal Pattern by Ion Addition (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Watanabe, Junya Suzuki, Yuichiro Arai, Minoru T. Miyahara
  • 学会等名: 87th ACS Colloid and Surface ScienceSymposium
  • 発表場所: University of California, Riverside (Riverside, California, U.S.A.)
• [学会発表] 液レベル制御式移流集積法を用いた 金属ナノ粒子導電ネットワーク構造の周期性制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡邉 哲，渡部純士，三野泰志，宮原 稔
  • 学会等名: 粉体工学会第49回夏期シンポジウム
  • 発表場所: ホテルマウント富士（山梨県南都留郡）
• [学会発表] 液レベル操作式移流集積法を用いた貴金属ナノ粒子ネットワーク構造の形成と周期性制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡邉 哲，渡部純士，三野泰志，宮原 稔
  • 学会等名: 第64回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学（名古屋市昭和区）
• [学会発表] 貴金属ナノ粒子導電ネットワーク構造の形成と周期性制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡邉 哲
  • 学会等名: 未来のコロイドおよび界面化学を創る若手討論会
  • 発表場所: ウィルあいち（名古屋市東区）
  • 招待講演
• [学会発表] 移流集積過程におけるメニスカス形状変化の動力学シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 稲田洪太郎，渡邉 哲，宮原 稔
  • 学会等名: 粉体工学会2013年度秋期研究発表会
  • 発表場所: 大阪南港 ＡＴＣ（大阪市住之江区）
• [学会発表] In-Situ Observation of Meniscus Tip Behavior during Stripe Pattern Formation in Vertical-Deposition Convective Self-Assembly (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Watanabe, Yasushi Mino, Minoru T. Miyahara
  • 学会等名: 2013 AIChE Annual Meeting
  • 発表場所: Hilton San Francisco Union Square (San Francisco, California, U.S.A)
• [学会発表] Lattice Boltzmann Simulation of the Meniscus Shape Evolution in Vertical-Deposition Convective Self-Assembly (2013)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Inada, Satoshi Watanabe, Minoru T. Miyahara
  • 学会等名: 2013 AIChE Annual Meeting
  • 発表場所: Hilton San Francisco Union Square (San Francisco, California, U.S.A)
• [学会発表] 液レベル制御式移流集積法を用いた金属ナノ粒子導電ネットワーク構造の高速形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡邉 哲，渡部純士，三野泰志，宮原 稔
  • 学会等名: 化学工学会第78年会
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] Fabrication of Colloidal Grid Network by Two-Step Convective Self-Assembly, 10th Japan-Korea Symposium on Materials & Interface (2012)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Watanabe, Yasushi Mino, Minoru T. Miyahara
  • 学会等名: 10th Japan-Korea Symposium on Materials & Interface
  • 発表場所: コープイン京都(京都)
  • 年月日: 2012-11-08
• [学会発表] Fabrication of Au Network Structure by Convective Self-Assembly for Transparent Conductive Films (2012)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Watanabe, Tatsuya Hanafusa, Yasushi Mino, Minoru T. Miyahara
  • 学会等名: 2012 AIChE Annual Meeting
  • 発表場所: ピッツバーグ(アメリカ)
  • 年月日: 2012-11-01
• [学会発表] 移流集積過程におけるコロイド粒子周期構造形成メカニズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 三野泰志,渡邉哲,宮原稔
  • 学会等名: 化学工学会第44回秋季大会
  • 発表場所: 東北大学(宮城)
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] Spontaneous Dot Array Formation of Gold Nanoparticles by Using Convective Self-Assembly (2012)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Watanabe, Yasushi Mino, Yusuke Ichikawa, Minoru T. Miyahara
  • 学会等名: ACS Colloid and Surface Symposium
  • 発表場所: ボルチモア(アメリカ)
  • 年月日: 2012-06-10
• [学会発表] Direct Observation of Colloidal Pattern Formation in Convective Self-Assembly (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Mino, Satoshi Watanabe, Minoru T. Miyahara
  • 学会等名: ACS Colloid and Surface Symposium
  • 発表場所: ボルチモア(アメリカ)
  • 年月日: 2012-06-10
• [学会発表] 移流集積法によるコロイド粒子パターン状配列過程の直接観察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三野泰志,渡邉哲,宮原稔
  • 学会等名: 2012年度粉体工学会春期研究発表会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-05-22
• [学会発表] Conrolling Self-Assembled Network of Au Nanoparticles for Transparent Conductive Films (2012)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Watanabe, Tatsuya Hanafusa, Yasushi Mino, Minoru T. Miyahara
  • 学会等名: International Association of Colloid and Interface Scientists (IASIS 2012)
  • 発表場所: 仙台国際センター(宮城)
  • 年月日: 2012-05-18
• [学会発表] Direct Observation of Colloidal Stripe Formation in Convective Self-Assembly Process (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Mino, Satoshi Watanabe, Minoru T. Miyahara
  • 学会等名: International Association of Colloid and Interface Scientists (IASIS 2012)
  • 発表場所: 仙台国際センター(宮城)
  • 年月日: 2012-05-18
• [学会発表] Controlling Self-Assembled Network of Au Nanoparticles for Transparent Conductive Films (2012)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Watanabe, Tatsuya Hanafusa, Yasushi Mino, Minoru T. Miyahara
  • 学会等名: International Association of Colloid and Interface Scientists (IASIS 2012)
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] Direct Observation of Colloidal Stripe Formation in Convective Self-Assembly Process (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Mino, Satoshi Watanabe, Minoru T. Miyahara
  • 学会等名: International Association of Colloid and Interface Scientists (IASIS 2012)
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] 移流集積法によるコロイド粒子パターン状配列過程の直接観察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三野泰志，渡邉 哲，宮原 稔
  • 学会等名: 粉体工学会春期研究発表会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Spontaneous Dot Array Formation of Gold Nanoparticles by Using Convective Self-Assembly (2012)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Watanabe, Yasushi Mino, Yusuke Ichikawa, Minoru T. Miyahara
  • 学会等名: ACS Colloid and Surface Symposium
  • 発表場所: Baltimore, USA
• [学会発表] Direct Observation of Colloidal Pattern Formation in Convective Self-Assembly (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Mino, Satoshi Watanabe, Minoru T. Miyahara
  • 学会等名: ACS Colloid and Surface Symposium
  • 発表場所: Baltimore, USA
• [学会発表] 移流集積過程におけるコロイド粒子周期構造形成メカニズム (2012)
  • 著者名/発表者名: 三野泰志，渡邉 哲，宮原 稔
  • 学会等名: 化学工学会第44回秋季大会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] Fabrication of Au Network Structure by Convective Self-Assembly for Transparent Conductive Films (2012)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Watanabe, Tatsuya Hanafusa, Yasushi Mino, Minoru T. Miyahara
  • 学会等名: 2012 AIChE Annual Meeting
  • 発表場所: Pittsburgh, USA
• [学会発表] Fabrication of Colloidal Grid Network by Two-Step Convective Self-Assembly (2012)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Watanabe, Yasushi Mino, Minoru T. Miyahara
  • 学会等名: 10th Japan-Korea Symposium on Materials & Interface
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Morphology Control of Self-Assembled Colloidal Pattern (2011)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Watanabe, Yasushi Mino, Minoru T. Miyahara
  • 学会等名: 12th Australia-Japan Colloid and Interface Science Symposium
  • 発表場所: ケアンズ(オーストラリア)
  • 年月日: 2011-11-22
• [学会発表] 2ステップ移流集積法による格子ネットワーク状コロイド粒子配列 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三野泰志,渡邉哲,宮原稔
  • 学会等名: 第63回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] 移流自己組織化を利用したコロイドナノ粒子パターン構造制御とその応用展開 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡邉哲
  • 学会等名: 材料化学システム工学討論会2011
  • 発表場所: 東京大学(東京)
  • 年月日: 2011-08-19
• [学会発表] 移流自己組織化を利用したコロイドナノ粒子パターン構造制御とその応用展開 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡邉哲
  • 学会等名: 材料化学システム工学討論会2011
  • 発表場所: 東京大学(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-19
• [学会発表] Fabrication of Colloidal Grid-Pattern Network by Two-Step Convective Self-Assembly (2011)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Watanabe, Yasushi Mino, Minoru T. Miyahara
  • 学会等名: UK Colloids 2011: An International Colloid and Surface Science Symposium
  • 発表場所: ロンドン(イギリス)
  • 年月日: 2011-07-05
• [学会発表] Fabrication of Colloidal Grid-Pattern Network by Two-Step Convective Self-Assembly (2011)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Watanabe, Yasushi Mino, Minoru T.Miyahara
  • 学会等名: UK Colloids 2011 : An International Colloid and Surface Science Symposium
  • 発表場所: ロンドン(イギリス)
  • 年月日: 2011-07-05
• [学会発表] Fabrication of Colloidal Grid Network by Two-Step Convective Self-Assembly (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Mino, Satoshi Watanabe, Minoru T. Miyahara
  • 学会等名: 6th China-Japan Symposium on Chemical Engineering
  • 発表場所: 武漢(中国)
  • 年月日: 2011-06-22
• [学会発表] abrication of Colloidal Grid Network by Two-step Convective Self-Assembl (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Mino, Satoshi Watanabe, Minoru T.Miyahara
  • 学会等名: 6th China-Japan Symposium on Chemical Engineering
  • 発表場所: 武漢(中国)
  • 年月日: 2011-06-22
• [学会発表] プログラム式移流集積法を用いた粒子配列膜のパターン構造制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三野泰志,渡邉哲,宮原稔
  • 学会等名: 2011年度粉体工学会春期研究発表会
  • 発表場所: 総評会館(東京)
  • 年月日: 2011-05-25
• [学会発表] プログラム式移流集積法を用いた粒子配列膜のパターン構造制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 三野泰志, 渡邉哲, 宮原稔
  • 学会等名: 2011年度粉体工学会春期研究発表会
  • 発表場所: 総評会館(東京都)
  • 年月日: 2011-05-25
• [図書] 分散・塗布・乾燥の基礎と応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 監修 山口由紀夫
  • 総ページ数: 600
  • 出版者: テクノシステム
• [図書] 分散・塗布・乾燥の基礎と応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 監修山口由紀夫
  • 総ページ数: 600
  • 出版者: テクノシステム
• [備考] 京都大学化学工学専攻界面制御工学研究室
  • URL: http://www.cheme.kyoto-u.ac.jp/2koza/
• [備考] 京都大学化学工学専攻界面制御工学研究室
  • URL: http://www.cheme.kyoto-u.ac.jp/2koza/